CN109676966A - 一种风电叶片制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种风电叶片制造方法,涉及大型风电叶片设计和制造技术领域,采用分区域预制除蒙皮之外的所有壳体铺层材料,然后在壳体主模具上铺设外蒙皮,放置壳体预制件,铺设内蒙皮,再铺设导流辅助材料和真空袋膜建立真空系统进行整体灌注,从而大大降低壳体工艺缺陷。本发明有益效果:提高壳体的铺层质量和灌注难度,降低壳体结构出现铺层褶皱和灌注不良的工艺缺陷,降低叶片因局部缺陷导致壳体半片报废的概率,减少叶片局部维修的占模时间。
Description
技术领域
本发明属于大型风电叶片设计和制造技术领域,具体涉及一种风电叶片制造方法。
背景技术
风电叶片是风电机组的关键部件之一,随着风电机组功率的增大和风轮直径的提高,风电叶片的长度越来越长,重量越来越重,同时大型风电叶片生产过程中出现工艺缺陷的概率更大。
目前,风电叶片通常的生产方法是,先采用真空灌注一体成型制作两个壳体半片:主梁模具上生产主梁预制件,在根部模具上制作包含部分根部铺层的根部预制件,在后缘UD模具上制作后缘UD预制件,在然后将剩余的大多数纤维织物(多为玻纤)和芯材材料铺放在迎风面和背风面壳体主模具上,并将主梁预制件、根部预制件和后缘UD预制件放入叶片壳体模具的指定位置;并在壳体铺层上表面铺设导流辅助介质,并将真空袋膜覆盖在导流辅助介质表面,在壳体主模具和壳体铺层材料间建立真空系统,采用真空一体灌注法,将树脂注入壳体铺层材料。再用胶粘剂将预制的腹板一侧粘接到一个壳体半片中,然后将两个壳体半片周围,腹板另一侧与另一壳体半片用胶黏剂粘接。
然而,大型风电叶片壳体翼型变化复杂,很难将玻纤织物在叶片长度方向和径向同时延展,因而在壳体主模具上铺设壳体铺层时容易出现褶皱;此外,采用真空一体灌注法灌注大型叶片,对导流辅助介质铺设的合理性和准确性要求较高,同时,叶片壳体灌注效果受灌注过程中树脂温度、环境温度、压力、湿度、开关管路时间影响很大,灌注过程中更容易出现干纱、半干纱,纤维树脂含量不均衡等问题。实际经验表明,对于大型风电叶片,叶片壳体工艺制造缺陷对叶片安全性的影响更加突出。因此,需要考虑适用于大型风电叶片壳体成型的新方法,从而减少叶片壳体的工艺缺陷,减少叶片壳体成型的占模时间,提高生产进度,降低大型风电叶片综合成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种风电叶片制造方法,解决目前风电叶片制作方法带来的叶片壳体工艺制造缺陷问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种风电叶片制造方法,包括以下步骤:
步骤一、将背风面壳体根据背风面主梁和背风面后缘UD的位置,将背风面壳体划分为六个区域:背风面根部区域,背风面主梁区域,背风面后缘UD区域,背风面后缘中部区域,背风面尖部区域,背风面前缘中部区域;将迎风面壳体根据迎风面主梁和迎风面后缘UD的位置,将迎风面壳体划分为六个区域:迎风面根部区域,迎风面主梁区域,迎风面后缘UD区域,迎风面后缘中部区域,迎风面尖部区域,迎风面前缘中部区域;
步骤二、分区制作步骤一所划分各区域的独立的区域成型模具;
步骤三、用真空灌注工艺,利用步骤二制作的区域成型模具分别制作各区域的预制件:迎风面后缘UD预制件、迎风面根部预制件、迎风面主梁预制件、迎风面前缘中部预制件、迎风面后缘中部预制件、迎风面尖部预制件;背风面后缘UD预制件、背风面根部预制件、背风面主梁预制件、背风面前缘中部预制件、背风面后缘中部预制件、背风面尖部预制件。
步骤四、将步骤三制作的各区域的预制件从模具中脱模,去除毛刺飞边,四周打磨平整;
步骤五、迎风面壳体成型方法:在迎风面壳体主模具上先铺设外蒙皮;再沿轴向方向,按照壳体主模具上的分区定位线,依次放置迎风面根部区域预制件,迎风面大梁预制件,迎风面前缘中部预制件、迎风面后缘中部域预制件、迎风面尖部预制件;预制件连接处缝隙处放置单向纱;然后在预制件表面铺设内蒙皮;最后利用真空灌注工艺,灌注成型迎风面壳体;背风面壳体成型方法与迎风面壳体成型方法相同。
本发明所述迎风面后缘UD预制件的制作方法为:在迎风面后缘UD模具上铺设所有的后缘UD区域的单轴玻纤织物,并铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,用真空灌注工艺法将树脂灌入单轴玻纤织物,制备成迎风面后缘UD预制件;背风面后缘UD预制件的制作方法与迎风面后缘UD预制件的制作方法相同。
本发明所述迎风面根部预制件的制作方法为:在迎风面根部模具上铺设根部所需的玻纤多轴向织物,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面根部预制件;背风面根部预制件的制作方法与迎风面根部预制件的制作方法相同。
本发明所述迎风面主梁预制件的制作方法为:在迎风面主梁模具上铺设主梁结构所需的单轴织物,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面主梁预制件;背风面主梁预制件的制作方法与迎风面主梁预制件的制作方法相同。
本发明所述迎风面前缘中部预制件的制作方法为:在迎风面主梁模具上铺设前缘中部区域结构所需的玻纤织物和芯材,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面前缘中部预制件;背风面前缘中部预制件的制作方法与迎风面前缘中部预制件的制作方法相同。
本发明所述迎风面后缘中部预制件的制作方法为:在迎风面后缘中部模具上铺设除外蒙皮外的后缘UD预制件下的全部玻纤织物和芯材,再将后缘UD预制件放入到相应位置,然后铺设后缘UD预制件上的全玻纤织物和芯材,最后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,用真空灌注工艺制备迎风面后缘中部预制件;背风面后缘中部预制件的制作方法与迎风面后缘中部预制件的制作方法相同。
本发明所述迎风面尖部预制件的制作方法为:在迎风面尖部模具上铺设尖部区域结构所需的玻纤织物和芯材,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面尖部预制件;背风面尖部预制件的制作方法与迎风面尖部预制件的制作方法相同。
本发明的有益效果是:1、本发明采用壳体结构先分区域预制再一体灌注的制造工艺,具有实际可操作性。相对于整个迎风面(背风面)壳体半片,区域预制件的翼型变化较少、结构较简单,铺层面积较小,因而更容易控制铺层的平整度降低铺层褶皱的概率,区域预制件灌注导流方案的设计更灵活,可适当提高导流管网布控的可操作公差,对灌注过程中温度、压力和湿度的要求更加宽泛,可大大降低叶片灌注缺陷。
2、本发明的制造方法在单个区域预制件发生工艺缺陷的情况下不影响其他区域预制件的质量,可最大程度地降低叶片局部缺陷而造成叶片整体报废的概率,可避免因叶片壳体局部维修而造成的长时间占用壳体主模具,从而提高生产效率,提高模具利用率。
3、本发明未破坏叶片主要承力结构主梁和后缘UD铺层结构在轴向方向和径向方向的连续性和完整性,对叶片安全性基本没有影响。
附图说明
图1为本发明的背风面壳体结构分区示意图;
图2为本发明的迎风面壳体结构分区示意图;
图3为本发明制造方法流程示意图。
图中标记:1、背风面壳体,101、背风面根部区域,102、背风面主梁区域,103、背风面后缘UD区域,104、背风面后缘中部区域,105、背风面尖部区域,106、背风面前缘中部区域,107、背风面壳体后缘,108、背风面壳体前缘,2、迎风面壳体,201、迎风面根部区域,202、迎风面主梁区域,203、迎风面后缘UD区域,204、迎风面后缘中部区域,205、迎风面尖部区域,206、迎风面前缘中部区域,207、迎风面壳体后缘,208、迎风面壳体前缘。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式(实施例)进行描述,使本领域的技术人员能够更好地理解本发明。
如图所示:一种风电叶片制造方法,将背风面壳体1根据背风面主梁和背风面后缘UD的位置,将背风面壳体1划分为六个区域:背风面根部区域101,背风面主梁区域102,背风面后缘UD区域103,背风面后缘中部区域104,背风面尖部区域105,背风面前缘中部区域106;将迎风面壳体2根据迎风面主梁和迎风面后缘UD的位置,将迎风面壳体2划分为六个区域:迎风面根部区域201,迎风面主梁区域202,迎风面后缘UD区域203,迎风面后缘中部区域204,迎风面尖部区域205,迎风面前缘中部区域206。
背风面主梁区域102、迎风面主梁区域202为所有主梁单轴织物所在区域;背风面后缘UD区域103、迎风面后缘UD区域203为所有后缘单轴织物所在的区域;背风面根部区域101、迎风面根部区域201为轴向从叶片壳体根部端面至主梁根部起始位置、径向从壳体前缘到壳体后缘所围成的区域;背风面前缘中部区域106、迎风面前缘中部区域206为轴向从主梁根部起始位置至后缘UD尖部终止位置、径向从大梁前缘边至壳体前缘边所围成的区域;背风面后缘中部区域104、迎风面后缘中部区域204为轴向从主梁根部起始位置至后缘UD尖部终止位置、径向从大梁后缘边至壳体后缘边所围成的区域;背风面尖部区域105、迎风面尖部区域205为轴向从后缘UD尖部终止位置至叶片壳体尖部、径向从壳体前缘至壳体后缘围成的区域。
本发明的制造方法在具体操作时,也可以叶片实际结构重新划分壳体结构分区。具体的制作步骤为:
步骤一、制作独立的迎风面根部模具,迎风面主梁模具,迎风面后缘UD模具,迎风面前缘中部模具,迎风面后缘中部模具,迎风面尖部模具;背风面根部模具,背风面主梁模具,背风面后缘UD模具,背风面前缘中部模具,背风面后缘中部模具,背风面尖部模具;
步骤二、在迎风面后缘UD模具上铺设所有的后缘UD区域的单轴玻纤织物,并铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,用真空灌注工艺法将树脂灌入单轴玻纤织物,制备成迎风面后缘UD预制件;用同样方法制备背风面后缘UD预制件。
步骤三、分别将迎风面后缘UD预制件和背风面后缘UD预制件从迎风面后缘UD模具和背风面后缘UD模具上脱模,并将四周毛刺飞边去除。
步骤四、用真空灌注工艺,分别制作迎风面根部预制件,迎风面主梁预制件,迎风面前缘中部预制件,迎风面后缘中部预制件,迎风面尖部预制件;背风面根部预制件,背风面主梁预制件,背风面前缘中部预制件,背风面后缘中部预制件,背风面尖部预制件。
迎风面根部预制件的制作:在迎风面根部模具上铺设根部所需的玻纤多轴向织物,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面根部预制件。背风面根部预制件的制作方法与迎风面根部预制件的制作方法相同。
迎风面主梁预制件的制作:在迎风面主梁模具上铺设主梁结构所需的单轴织物,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面主梁预制件。背风面主梁预制件的制作方法与迎风面主梁预制件的制作方法相同。
迎风面前缘中部预制件的制作:在迎风面主梁模具上铺设前缘中部区域结构所需的玻纤织物和芯材,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面前缘中部预制件。背风面前缘中部预制件的制作方法与迎风面前缘中部预制件的制作方法相同。
迎风面后缘中部预制件的制作:在迎风面后缘中部模具上铺设除外蒙皮外的后缘UD预制件下的全部玻纤织物和芯材,再将后缘UD预制件放入到相应位置,然后铺设后缘UD预制件上的全玻纤织物和芯材,最后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,用真空灌注工艺制备迎风面后缘中部预制件。背风面后缘中部预制件的制作方法与迎风面后缘中部预制件的制作方法相同。
迎风面尖部预制件的制作:在迎风面尖部模具上铺设尖部区域结构所需的玻纤织物和芯材,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面尖部预制件。背风面尖部预制件的制作方法与迎风面尖部预制件的制作方法相同。
步骤五、 将步骤四中的迎风面根部预制件,迎风面主梁预制件,迎风面前缘中部预制件,迎风面后缘中部预制件,迎风面尖部预制件,背风面根部预制件,背风面主梁预制件,背风面前缘中部预制件,背风面后缘中部预制件,背风面尖部预制件从模具中脱模,去除毛刺飞边,四周打磨平整。
步骤六、在迎风面壳体主模具上先铺设外蒙皮;再沿轴向方向,按照壳体主模具上的分区定位线,依次放置迎风面根部区域预制件,迎风面大梁预制件,迎风面前缘中部预制件、迎风面后缘中部域预制件、迎风面尖部预制件;预制件连接处缝隙处放置单向纱;然后在预制件表面铺设内蒙皮;最后利用真空灌注工艺,灌注成型迎风面面壳体。在背风面壳体主模具上先铺设外蒙皮;再沿轴向方向,按照壳体主模具上的分区定位线,依次放置背风面根部区域预制件,背风面大梁预制件,背风面前缘中部预制件、背风面后缘中部域预制件、背风面尖部预制件;预制件连接处缝隙处放置单向纱;然后在预制件表面铺设内蒙皮;最后利用真空灌注工艺,灌注成型背风面面壳体。
本发明的风电叶片制造方法,采用分区域制作壳体结构,提高壳体的铺层质量和灌注难度,降低壳体结构出现铺层褶皱和灌注不良的工艺缺陷,降低叶片因局部缺陷导致壳体半片报废的概率,减少叶片局部维修的占模时间。
Claims (8)
1.一种风电叶片制造方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、将背风面壳体(1)根据背风面主梁和背风面后缘UD的位置,将背风面壳体(1)划分为六个区域:背风面根部区域(102),背风面主梁区域(102),背风面后缘UD区域(103),背风面后缘中部区域(104),背风面尖部区域(105),背风面前缘中部区域(106);将迎风面壳体(2)根据迎风面主梁和迎风面后缘UD的位置,将迎风面壳体(2)划分为六个区域:迎风面根部区域(201),迎风面主梁区域(202),迎风面后缘UD区域(203),迎风面后缘中部区域(204),迎风面尖部区域(205),迎风面前缘中部区域(206);
步骤二、分区制作步骤一所划分各区域的独立的区域成型模具;
步骤三、用真空灌注工艺,利用步骤二制作的区域成型模具分别制作各区域的预制件:迎风面后缘UD预制件、迎风面根部预制件、迎风面主梁预制件、迎风面前缘中部预制件、迎风面后缘中部预制件、迎风面尖部预制件;背风面后缘UD预制件、背风面根部预制件、背风面主梁预制件、背风面前缘中部预制件、背风面后缘中部预制件、背风面尖部预制件。
2.步骤四、将步骤三制作的各区域的预制件从模具中脱模,去除毛刺飞边,四周打磨平整;
步骤五、迎风面壳体成型方法:在迎风面壳体主模具上先铺设外蒙皮;再沿轴向方向,按照壳体主模具上的分区定位线,依次放置迎风面根部区域预制件,迎风面大梁预制件,迎风面前缘中部预制件、迎风面后缘中部域预制件、迎风面尖部预制件;预制件连接处缝隙处放置单向纱;然后在预制件表面铺设内蒙皮;最后利用真空灌注工艺,灌注成型迎风面壳体;背风面壳体成型方法与迎风面壳体成型方法相同。
3.根据权利要求1所述的一种风电叶片制造方法,其特征在于:所述迎风面后缘UD预制件的制作方法为:在迎风面后缘UD模具上铺设所有的后缘UD区域的单轴玻纤织物,并铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,用真空灌注工艺法将树脂灌入单轴玻纤织物,制备成迎风面后缘UD预制件;背风面后缘UD预制件的制作方法与迎风面后缘UD预制件的制作方法相同。
4.根据权利要求1所述的一种风电叶片制造方法,其特征在于:所述迎风面根部预制件的制作方法为:在迎风面根部模具上铺设根部所需的玻纤多轴向织物,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面根部预制件;背风面根部预制件的制作方法与迎风面根部预制件的制作方法相同。
5.根据权利要求1所述的一种风电叶片制造方法,其特征在于:所述迎风面主梁预制件的制作方法为:在迎风面主梁模具上铺设主梁结构所需的单轴织物,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面主梁预制件;背风面主梁预制件的制作方法与迎风面主梁预制件的制作方法相同。
6.根据权利要求1所述的一种风电叶片制造方法,其特征在于:所述迎风面前缘中部预制件的制作方法为:在迎风面主梁模具上铺设前缘中部区域结构所需的玻纤织物和芯材,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面前缘中部预制件;背风面前缘中部预制件的制作方法与迎风面前缘中部预制件的制作方法相同。
7.根据权利要求1所述的一种风电叶片制造方法,其特征在于:所述迎风面后缘中部预制件的制作方法为:在迎风面后缘中部模具上铺设除外蒙皮外的后缘UD预制件下的全部玻纤织物和芯材,再将后缘UD预制件放入到相应位置,然后铺设后缘UD预制件上的全玻纤织物和芯材,最后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,用真空灌注工艺制备迎风面后缘中部预制件;背风面后缘中部预制件的制作方法与迎风面后缘中部预制件的制作方法相同。
8.根据权利要求1所述的一种风电叶片制造方法,其特征在于:所述迎风面尖部预制件的制作方法为:在迎风面尖部模具上铺设尖部区域结构所需的玻纤织物和芯材,然后铺设导流介质和袋膜,建立真空系统,树脂灌注,制备迎风面尖部预制件;背风面尖部预制件的制作方法与迎风面尖部预制件的制作方法相同。
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